Tornio verticale CNC

I torni verticali CNC si distinguono tra le macchine utensili per le notevoli dimensioni dei pezzi che possono lavorare: grazie a questi, infatti, è possibile lavorare pezzi fino a 25 metri di diametro.

I torni verticali si compongono di un asse rotante verticale e di un utensile che si muove verticalmente o radialmente: questa configurazione favorisce anche, indirettamente, una semplice evacuazione dei trucioli grazie alla gravità.

Questa famiglia di macchine utensili è caratterizzata da una grande rigidezza strutturale che si riflette in una migliore finitura superficiale, nonché da una maggiore produttività rispetto ai torni frontali (simili ai torni paralleli, ma usati per pezzi di grande diametro e modesta lunghezza), in quanto possono lavorare con due utensili contemporaneamente.

L’uso del controllo numerico ha reso queste macchine utensili molto più flessibili rispetto alle versioni totalmente manuali. L’utilizzo di assi controllati addizionali (come la testa rotativa sui cui è montato un elettromandrino) rende il tornio verticale CNC un vero e proprio centro di tornitura in cui è possibile eseguire lavorazioni (ad esempio fresature e forature) che, altrimenti, richiederebbero il piazzamento dei grandi pezzi su altre macchine, con il conseguente dispendio di tempo e fatica.
In generale, queste macchine utensili sono usate per l’esecuzione di:

• Torniture cilindriche o coniche
• Intestature
• Forature

I settori a cui i torni verticali a controllo numerico sono rivolti sono oil&gas, energy, marine e aerospace che, generalmente, necessitano della produzione di pezzi molto grandi. Si pensi, ad esempio, alla tornitura per le turbine idroelettriche e ai grandi volani per motori marini. Queste sono solo alcune delle innumerevoli situazioni in cui i torni verticali CNC sono l’unica soluzione manifatturiera sostenibile per portare a termine la produzione.

Un’applicazione particolare dell’utilizzo dei torni verticali è la lavorazione della superficie interna delle campane. Queste, dopo essere state estratte dallo stampo in sabbia, vengono capovolte verso l’alto, sgrossate, per avere una superficie regolare, e rifinite al fine di ottenere la corretta tonalità analizzandone il suono (controllo in-process).

Come è fatto il tornio verticale CNC

Le parti principali del tornio verticale CNC sono:

Basamento con tavola rotante (o piattaforma) – Il basamento è il cuore di questa macchina utensile: sorregge, per mezzo di una grossa ralla, la tavola rotante. Quest’ultima permette di staffare il pezzo, anche non circolare, con i classici inserti a T e relative staffe e tiranti. Il mandrino su cui è fissata la tavola rotante ha un range di rotazione abbastanza basso, visti i diametri in gioco, ma le velocità di taglio (periferiche) sono ugualmente molto elevate.

Montanti verticali – I torni verticali possono essere a singolo o a doppio montante. Nelle macchine più grosse, per ridurre l’inevitabile grande deflessione del singolo montante a sbalzo, si usano strutture a due montanti ottenendo così una struttura a portale. I torni a singolo montante, generalmente, sono utilizzati per pezzi con diametro compreso circa tra 0,9 e 3 metri e con altezza tra 0,6 m e 3 metri. Al contrario, i torni verticali a due montanti lavorano pezzi di dimensione maggiore (solitamente fino a 12 m di diametro e 6 m di altezza).

Traversa e carrello portautensili – La traversa può essere spostata verticalmente sui montanti da viti a ricircolo di sfere oppure, come talvolta accade, da motori lineari, che ne garantiscono un’elevata velocità di traslazione (fino 80 m/min). Sulla traversa è montata la slitta portautensili. Su di essa è possibile trovare il magazzino utensili che può essere a revolver oppure a catena, come nei normali centri di lavoro. Più raro è vedere, invece, magazzini utensili a disco.

Per la stesura di questo articolo sono state consultate le seguenti fonti:
Calligaris Luigi “Manuale di Meccanica”, Hoepli
Boothroyd G, Knight W, “Fundamentals of Metal Machining and Machine Tools”, 2006, Taylor & Francis
Sito web Sandvik, “Vertical lathes”
Sito web International Manufacturing Technology Show, “Vertical lathes”